JP2005317097A - レーザーパワー制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスクの記録において、レーザーパルス発光のボトムパワーを検出せずに常に閾値電流を印加することでピークパワーへの立ち上り時間を最小にする。
【解決手段】記録レーザー発光から平均レベル検出部で検出したパルス平均レベルよりピークレベル算出部１０７でピークレベルを算出し、またスペース部検出部１０８で検出したスペースレベルによりを検出し、駆動電流演算部にて閾値電流ｉｔｈを算出することにより、ボトムパワーを発光するための電流設定を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクに情報を記録する光ディスク装置のレーザー制御装置およびレーザー制御方法に関する。

近年、コンピュータで扱う情報量の増加に対応するため、また情報量の多い動画を保存するために大容量の記録可能な光ディスクが提案されている。光ディスクに情報を記録する場合、半導体レーザーにより高パワーのレーザーを光ディスクに照射し、マーク部(低反射率)及びスペース部(高反射率)を形成することにより行う。ここで、光ディスクに対し不適正なパワーで照射すると光ディスクへ正しく情報が記録できず、その後読み出す事ができなくなる。また、半導体レーザーには駆動電流に対する出力パワーの特性として、電流を印加しても発光しない不感帯があり、不感帯を超えると、駆動電流にほぼ比例した発光パワーが得られる。レーザーが発光を開始する電流値を閾値電流、発光中の駆動電流と発光パワーの比率をスリープ効率と呼ぶ。ここで、閾値電流とスロープ効率は温度によって大きく変化するため、適正なパワーを出力するには常に駆動電流を制御する必要がある。
特開２０００−１３３８７３号公報

光ディスクへの記録のためのレーザー制御において、マーク部形成の為にパルス状にレーザーを高速に発光する。ここで低レベル側のパワー(以降、ボトムパワーと呼ぶ)を０ｍＷとする場合、レーザーへの駆動電流は閾値電流以下とするが、ここで駆動電流を０ｍＡとするとパルス発光の高レベルパワー(以降ピークパワーと呼ぶ)への立ち上がり時間がかかり、正しくパルス発光ができない。また、パルス発光の周波数が高い場合、低帯域検出回路ではボトムパワーのレベルを直接検出し駆動電流を制御することができない。

本発明はマーク部形成の為のパルス状発光の平均パワーと、スペース部形成のためのスペースパワーを検出することにより、閾値電流を算出して駆動することによりパルス状発光のボトムパワーレベルを０ｍＷとする事を特徴とする。

本発明はボトムパワーレベルを検出するための高帯域検出回路を必要とせず、常に閾値電流を印加することによるボトムパワー０ｍＷ維持により、ピークパワー発光への立ち上り時間を最小にできるという利点がある。

（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１におけるレーザーパワー制御方式を搭載する光ディスク装置の構成図を示す。半導体レーザー１０３はレーザー駆動部１０４からの出力電流に応じてレーザー発光を行う。

レーザー駆動部１０４の詳細を図２に示す。駆動電流演算部１０９からの電流設定信号により、ピーク電流源２０１、スペース電流源２０２、及びボトム電流源２０３はそれぞれピーク駆動電流ｉｐｋ、スペース駆動電流ｉｂｓ、ボトム駆動電流ｉｂｍを出力する。また記録パルス生成部１１０から出力されるピーク変調信号によりピーク駆動電流ｉｐｋが出力あるいは非出力となり、同様にスペース変調信号によりスペース駆動電流ｉｂｓが、ボトム変調信号によりボトム駆動電流ｉｂｓが、それぞれ出力あるいは非出力となる。以上により、駆動電流演算部１０９からの駆動電流設定信号とピーク変調信号、スペース変調信号、及びボトム変調信号によりレーザー駆動電流が出力され半導体レーザー１０３に印加される。光ディスクへの情報の記録におけるマーク部、スペース部の形成を図３に示す。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のようにピーク駆動電流ｉｐｋ、スペース駆動電流ｉｂｓ、ボトム駆動電流ｉｂｍを印加し、図３（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すピーク変調信号、スペース変調信号、ボトム変調信号を与える事により、図３（ｇ）に示すようにマーク形成時にはパルス状出力を、スペース形成時には一定出力を行う。

また、半導体レーザー１０３の駆動電流と発光パワーの関係を図４に示す。レーザーは駆動電流が閾値電流ｉｔｈ以下の時は発光パワーは０ｍＷであり、駆動電流がｉｔｈを超えると勾配ηにて発光する。

全体構成図である図１に説明を戻す。半導体レーザー１０３より出力されたレーザーは、レーザーパワー検出用ミラー１１１、集束レンズ１０２を通過して光ディスク１０１に照射される。また、半導体レーザー１０３により出力されるレーザーの一部はレーザーパワー検出用ミラー１１１で反射され、光検出素子１０５に入射する。光検出素子１０５は入射したレーザーのパワーレベルを電気信号に変換したパワーモニタ信号を平均レベル検出部１０６及び、スペース検出部１０８に入力する。平均レベル検出部１０６はパワーモニタ信号をカットオフ周波数ｆｃのローパスフィルタにて平均化し、記録パルス生成部１１０から出力されるマーク部形成タイミング信号に応じてマーク部形成中のレベルであるパルス平均信号を出力する。ｆｃとしてはマーク形成時のパルス発光を十分平均化できる周波数を設定する。パルス平均信号はピークレベル算出部１０７に入力され、ピークレベル算出部１０７は予め設定されたマーク部形成中のパルス発光のデューティＴｍｐとパルス平均信号レベルＰｍｐにより、数式１によってピーク信号レベルＰｐｋを算出する。ピーク信号レベルＰｐｋは駆動電流演算部１０９に出力される。

スペース検出部１０８は記録パルス生成部１１０から出力されるスペース部形成タイミング信号に応じてスペース部形成中のレベルであるスペース信号を駆動電流演算部１０９に出力する。

駆動電流演算部１０９は入力されたピーク信号レベルを予め設定された目標ピーク信号レベルとなるように位相補償等を行いピーク駆動電流ｉｐｋを出力する。同様に入力されたスペース信号レベルを予め設定された目標スペース信号レベルとなるようにスペース駆動電流ｉｂｓを出力する。

ここで、スペース信号レベルＰｂｓ及びスペース形成中に半導体レーザー１０３に印加される電流ｉｂｍ＋ｉｂｓと、ピーク信号レベルＰｐｋ及びマーク形成中に半導体レーザー１０３に印加される電流ｉｂｍ＋ｉｂｓ＋ｉｐｋにより、閾値電流ｉｔｈを算出する。すなわち、駆動電流ｉと発光パワーｐの関係は、数式２で求められる勾配ηを用いて、数式３で表される。

従って、発光パワーｐ＝０となる時の電流ｉ、すなわち閾値電流ｉｔｈは数式３より、次の数式４で算出できる。

ここで、新にレーザー駆動部１０４に設定するボトム駆動電流ｉｂｓ＿ｎｅｗとして、ｉｂｓ＿ｎｅｗ＝ｉｔｈを与えることにより、マーク形成中のパルス発光のボトムパワーレベルを０ｍＷに維持する事が可能となる。
さらに、ｉｂｓ＿ｎｅｗとしてｉｂｓ＿ｎｅｗ＝ｉｔｈ−αを与えることにより、レーザーの駆動電流と発光パワーの関係が変動した場合においてもｉｂｓ＿ｎｅｗ ＜ ｉｔｈなる関係を保つ事によりマーク形成中のパルス発光のボトムパワーレベルを０ｍＷに維持する事が可能である。

本発明によるレーザー制御方式を適用する事によって、温度等による駆動電流と発光パワーの特性が大きく変動する半導体レーザーを搭載した光ディスク装置において安定な記録レーザー発光を行う事が可能となり、光ディスクに情報を記録する光ディスク装置等で有用である。

本発明の実施の形態１に於ける光ディスク装置の実施方法を示した説明図 レーザー駆動部１０４の内部ブロックを示す図 レーザー駆動部１０４の動作を示す信号波形図 レーザーの駆動電流ｉと発光パワーｐの関係を示す図

符号の説明

１０１ 光ディスク
１０２ 集束レンズ
１０３ 半導体レーザー
１０４ レーザー駆動部
１０５ 光検出素子
１０６ 平均レベル検出部
１０７ ピークレベル算出部
１０８ スペース部検出部
１０９ 駆動電流演算部
１１０ 記録パルス生成部
１１１ レーザーパワー検出用ミラー
２０１ ピーク電流源
２０２ スペース電流源
２０３ ボトム電流源

Claims (2)

1. 情報を記録するためにパルス状及び一定レベルのレーザー発光を交互に光ディスクに対して行うレーザー発光手段と、
   前記レーザーに駆動電流を印加するレーザー駆動手段と、
   前記レーザー発光手段の出力からパルス状のレーザー発光時の平均レベルを検出する平均レベル検出手段と、
   前記平均レベル検出手段とパルス状発光のデューティよりパルス状発光のピークレベルを検出するピークパワー検出手段と、
   前記レーザー発光手段の出力から一定レベルのレーザー発光時のレベルを検出する定レベル検出手段と、
   前記ピークパワー検出手段の出力と前記定レベル検出手段の出力の差と前記レーザー駆動手段の出力により駆動電流とパワーの特性を検出するレーザー特性検出手段と、
   前記レーザー特性検出手段の出力から０ｍＷの発光パワーとなる駆動電流を所定時間毎に算出し、パルス状発光のボトムレベルの駆動電流として前記レーザー駆動手段に印加することを特徴とするレーザーパワー制御装置。
2. 情報を記録するためにパルス状及び一定レベルのレーザー発光を交互に光ディスクに対して行う第１のステップと、
   前記レーザーに駆動電流を印加する第２のステップと、
   前記パルス状のレーザー発光時の平均レベルを検出する第３のステップと、
   前記レーザー発行時の平均レベルとパルス状発光のデューティより、パルス状発光のピークレベルを検出する第４のステップと、
   前記一定レベルのレーザー発光時のレベルを検出する第５のステップと、
   前記パルス状発光のピークレベルと前記一定レベルのレーザー発光時の差と、前記駆動電流と前記レーザーのパワー特性を検出する第６のステップと、
   前記第６のステップにおいて、０ｍＷの発光パワーとなる駆動電流を所定時間毎に算出し、パルス状発光のボトムレベルの駆動電流として前記第２のステップで印加することを特徴とするレーザーパワー制御方法。

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